[实用新型]一种可减小光纤陀螺温度漂移传感环圈制备装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤陀螺技术领域，具体涉及可减小光纤陀螺温度漂移的传感环圈制备装置。

背景技术

光纤传感环圈是光纤陀螺中利用萨格奈克机制工作，敏感旋转角增量的核心部件，由于光纤本身是一种非常灵敏的传感器，它对温度、磁场、应力等作用因素都极为敏感，因此光纤传感环圈不可避免受到这些因素的影响。一直以来，温度性能是光纤陀螺研究和工程化应用中的重要指标，环境温度会直接和间接诱导产生附加相位误差，与旋转引入的相位差叠加起来无法区分，从而造成光纤陀螺的零位误差，而对温度误差贡献最大的即为光纤传感环圈。

目前，普遍采用四极对称的方法缠绕光纤环圈，在《光纤陀螺敏感环圈的温度漂移特性机绕圈技术研究》中（中国惯性技术学报，1998年06期）详尽论述了四极对称绕法及其优点，极大抑制了环圈中因温度引起的非互易相位误差，但是无法完全消除空间温度梯度引发的shupe效应误差。为了进一步抑制温度效应，交叉式四极对称绕法被提出来（美国专利5465150），环圈整体被划分为若干个满足四极对称要求的缠绕子区，相邻子区之间中点左右两侧光纤的缠绕顺序相反，以此克服环圈内部的空间温度梯度影响，然而，由于缠绕水平的限制，这种绕法仍然不能有效抑制温度shupe效应误差。

传感环圈主要由骨架、保偏光纤和固化胶构成，环圈骨架支撑缠绕光纤层并由固化胶固定成为整体，提高环圈机械强度。根据不同的机械强度、热参数和重量要求，骨架通常可以采用铝合金或者钛合金材料，但是这些材料都具有一定的热膨胀系数，无法与光纤及固化胶完美匹配，并且由于光纤在一定的张力下缠绕于骨架表面，如果受到骨架热膨胀应力作用，光纤所受张力值增加，光学性能遭到损害，由此导致环圈性能下降，此外，光纤层间的缠绕差异、光纤环整体导热的快慢影响和四极对称本身带来的光纤长度控制误差，同样是损害光纤陀螺温度性能的主要因素，光纤陀螺在温变环境下，特别是恶劣的温变环境下，表现出明显的零位漂移。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题为：提供一种可减小光纤陀螺温度漂移传感环圈的制备装置，弥补现有技术方法的不足，减小温度对陀螺性能的不利影响，降低温变环境下陀螺的零位漂移，提高陀螺精度和工程化应用水平。

本实用新型的技术方案如下所述：

一种可减小光纤陀螺温度漂移的传感环圈制备装置，包括一个环圈骨架，环圈骨架包括一个圆柱体，和圆柱体外侧壁设有的N个厚度相同、半径依次增大的圆环状凸起，环圈骨架外侧壁呈N+1层阶梯状。

N的数值可以为1或3。

当N=1时，半径最小的环状凸起与圆柱体外侧壁形成的阶梯高度为两层保偏光纤的厚度；当N=3时，半径最小的环状凸起与圆柱体外侧壁形成的阶梯高度为两层保偏光纤的厚度，其他环状凸起与相邻环状凸起形成的阶梯高度为四层保偏光纤的厚度。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的可减小光纤陀螺温度漂移的传感环圈制备装置，进行多阶梯环圈骨架设计，有效抑制了温度引起的shupe相位误差，显著提高了陀螺的温度性能。

附图说明

图1为双阶梯的光纤环圈剖面结构示意图；

图2为四阶梯的光纤环圈剖面结构示意图；

图3为环圈骨架俯视图。

图中，1-半层缠绕光纤，2-环圈骨架圆环状凸起，3-环圈骨架圆柱体，4-缠绕起始点。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的可减小光纤陀螺温度漂移的传感环圈制备装置进行详细说明。

本实用新型的可减小光纤陀螺温度漂移的传感环圈制备装置，为一个环圈骨架，环圈骨架包括一个圆柱体，和圆柱体外侧壁设有的N个厚度相同、半径依次增大的圆环状凸起，环圈骨架外侧壁呈（N+1）层阶梯状，每层阶梯宽度相同。N的数量可以为1或3，即环圈骨架外侧壁呈两层或四层阶梯状：当N=1时，半径最小的环状凸起与圆柱体外侧壁形成的阶梯高度为两层保偏光纤的厚度；当N=3时，半径最小的环状凸起与圆柱体外侧壁形成的阶梯高度为两层保偏光纤的厚度，其他环状凸起与相邻环状凸起形成的阶梯高度为四层保偏光纤的厚度。

利用本实用新型的装置制备传感环圈，包括以下步骤：

法一：

步骤1

对两层阶梯状的环圈骨架安装绕线工装，根据四极对称缠绕法，缠绕保偏光纤：